Классификация аналоговых приборов по принципу действия

1. Магнитоэлектрическая система

Работа приборов основана на взаимодействии магнитного полей постоянного магнита и подвижной катушки (рамки), по которой пропускается измеряемый ток (закон Ампера) и с которой связана стрелка прибора. В приборах магнитоэлектрической системы вращающий подвижную катушку механический момент, а, следовательно, и угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока. Поэтому их шка­ла линейна. При использовании приборов этой системы следует соблюдать полярность включения прибора.

2. Электромагнитная система

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой протекает измеряемый ток, и подвижного железного сердечника.

 

Сердечник особой формы закреплен эксцентрично на оси и втягивает в щель катушки, поворачиваясь вокруг ocи, поворачивая стрелку, которая закреплена на нем. вращающий сердечник, момент и угол поворота стрелки прибора пропорционален квадрату тока, поэтому шкала приборов магнитоэлектрической системы неравномерна. Прибор может быть использован в цепях постоянного и переменного тока, не требует соблюдения полярности включения.

Более детально с конструкцией описанных и других систем электроизмерительных приборов можно ознакомиться по учебному пособию: Ю.В. Рублев, А.Н. Куценко, А.Е. Кортнев "Практикум по электричеству". Высшая школа, М.: 1971, стр. 13-15.

Вся информация о назначении прибора, его системе, классе точности и др. в виде условных значков приведена на его шкале (см. табл. 1).

 

Условные обозначения на шкале электроизмерительных приборов

 

Наименование	Условные обозначения	Значение условных обозначений	Условные обозначения
Магнитоэлектрическая		Класс точности приборов	0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 4
Электромагнитная		Прибор нормально работает при частоте 50 гц	50 Нz
Электродинамическая		Амперметр, вольтметр, ваттметр, частотометр, омметр	A, V, W, Hz, Ω
Индукционная		Только в цепи переменного тока
Электростатическая		Только в цепи переменного тока
Тепловая с нагреваемой проволокой		В цепи постоянного и переменного тока
Вибрационная		Прибор устанавливать: вертикально, горизонтально под углом 60^0
Термопреобразователь изолированный		Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напр. 2 квт.
Термопреобразователь неизолированный		Степень защищённости прибора от электрического поля
Детекторная		Степень защищённости прибора от магнитных полей
Электронная		ВНИМАНИЕ! Смотрите дополнительные указания в паспорте
Тепловая биметаллическая		Изоляция испытана на напряжение 2000 В

 

Лабораторная работа № 1

 

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

Цель работы: ознакомиться с устройством, принципом работы электроизмерительных приборов. По условным обозначениям определить назначение и характеристику приборов. Ознакомиться со схемой потенциометра, автотрансформатора, выпрямителя.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

1. Изучить приборы и занести в табл.1 полные данные по каждому прибору.

2.

Собрать и изучить работу переменного сопротивления, включённого по схеме потенциометра (формулу вывести самостоятельно).

 

3.

По аналогии с п.2 изучить работу лабораторного автотрансформатора:

 

4. Измерить параметры выпрямителя. Рассчитать погрешности проводимых измерений.

5. Рассчитать шунт для увеличения предела измерения амперметра в 5, 10 или 15 раз. Привести схему.

6. Рассчитать добавочные сопротивления к вольтметру для увеличения его пределов измерения в 2, 5, 8 раз. Привести схему включения дополнительного сопротивления.

 

 

Контрольные вопросы

1. Что называется электрическим током. Назовите условия возникновения и существования тока? В каких единицах измеряется сила тока, напряжение, мощность?

2. Принцип работы электроизмерительных приборов.

3. Как определяется класс точности электроизмерительных приборов (ЭП)?

4. Объясните, почему следует выбирать ЭП так, чтобы измеряемые величины были близки к предельному значению.

5. Дайте определение чувствительности для любого прибора и для ЭП.

6. Что такое шунт. Приведите схему включения.

7. Что такое дополнительное сопротивление. Приведите схему включения.

8. Рассчитайте сопротивление шунта, необходимого для увеличения предела измерения амперметра в 6 раз, если внутреннее сопротивление амперметра равно 10 ом.

9. Рассчитайте сопротивление дополнительного сопротивления, необходимого для увеличения предела измерения вольтметра в 4 раза, если внутреннее сопротивление вольтметра равно 100 ом.

10. Правила включения амперметра в цепь.

11. Правила включения вольтметра в цепь.

 

Литература

 

1. Рублев Ю.В., Куценко А.Н, Кортиев А.В. Практикум по электричеству. Высшая школа, М.: 1971, стр. 13-15.

 

 

Таблица 1

 

Наименование прибора	Марка прибора	Система прибора	Пределы измерения; Число делений	Цена деления; Чувствительность	Класс точности
1.
2.
3.
4.

 

Глава II

 

Электростатика

 

Сила взаимодействия зарядов определяется по закону Кулона

(5)

 

где		- расстояние между зарядами и ,
	ф/м
		- диэлектрическая постоянная среды.

 

Каждый неподвижный заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Электростатическое поле есть особая форма материи, которая проявляется в силовом воздействии на заряды.

Электростатическое поле характеризуется напряженностью и потенциалом.

Напряженностью электростатического поля () называется физическая величина, характеризующая взаимодействие поля с внесенными зарядами и численно равная силе, действующей на единичный положительный заряд в данной точке поля. Напряженность является силовой характеристикой поля (вектор):

(6)

 

Линия, касательная к которой в каждой точке совпадает по направлению с напряженностью электростатического поля, называется силовой линией. Графически поле изображается силовыми линиями, густота которых характеризует численное значение напряженности,

Потенциалом () называется физическая величина, характеризующая энергетические возможности поля и численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного в данную точку поля, которая, в свою очередь, численно равна работе по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку поля.

Потенциал является энергетической характеристикой поля и скалярной величиной.

Геометрическое место точек равного потенциала называется эквипотенциальными поверхностями (эквипотенциалями).

Силовые линии всегда перпендикулярны эквипотенциалям.

Напряжённость и потенциал поля связаны зависимостью:

(8)

 

Таким образом, графически электрическое поле можно изобразить силовыми линиями и эквипотенциальными поверхностями.

Напряженность поля бесконечно длинной заряженной нити:

(9)

Напряженность поля бесконечно заряженной плоскости:

(10)

Напряженность поля между двумя разноименно заряженными плоскостями:

(11)

Напряженность поля заряженного шара:

(12)

 

Лабораторная работа № 2